تکنیک های اچ کردن برای جوش های فولاد زنگ نزن

تکنیک های اچ کردن برای جوش های فولاد زنگ نزن

ریز ساختار جوش های فولاد زنگ نزن می تواند با یکی از تکنیک های اچ کردن[1] آشکار شود. فلز جوش، ناحیه ذوب شده جزئی اطراف جوش و گاهی اوقات HAZ، همگن نیستند، بنابراین به طور متفاوت از فلز پایه اچ می شوند. یک قطعه جوش خورده فولاد زنگ نزن ممکن است شامل دو نوع مختلف فولاد زنگ نزن باشد، یا حتی اتصالاتی از یک فولاد زنگ نزن به یک فلز آهنی دیگر یا به یک آلیاژ پایه نیکل باشد. فلز پر کننده فولاد زنگ نزن ممکن است برای اتصال فولادهای کربنی یا فولادهای کربنی یا فولاد کم آلیاژ یا برای روکش کاری چنین فولادهایی مورد استفاده قرار گیرد. فولادهای زنگ نزن همچنین ممکن است توسط آلیاژ پایه نیکل اتصال داده شوند. انواع اچ کننده ها[2]

و روش های اچ کردن گوناگونی برای تأمین نتایج محققان پیدا شده است[1].

روش های اچ کردن می تواند به روش های شیمیایی، روش های الکترولیتی و روش های لکه زنی[3] تقسیم می شوند. عموماً، روش های شیمیایی برای کاربرد ساده تر است و به تجهیزات کمی نیاز دارد، بنابراین این روش ها برای غیر متخصص ها ترجیح داده می شود. روش های الکترولیتی توسط افراد متخصص در آزمایش آلیاژ های مقاوم به خوردگی، ترجیح داده می شود. روش های لکه زنی برای آشکار کردن فاز های مورد نظر در کنتراست بالاتر یا رنگی نسبت به روش های دیگر بیشتر کمک می کند. جداول 1، 2 و3 شامل روش های اچ کردنی است که مؤلفان در آزمایش ریز ساختار جوش فولادهای زنگ نزن مناسب تشخیص داده اند. این بدان معنی نیست که این لیست جامع می باشد، بلکه صرفاً آن چیزی است که مؤلفان به طور متداول برای مواد فهرست شده استفاده می کنند. فهرست گسترده تری ارز اچ کننده ها و روش های اچ کردن می تواند در کتاب مرجع فلزات ASM[2] و در کتاب مرجع CRC اچ کننده های فلز یافت شود[3].

جدول 1-اچ های شیمیایی برای فولادهای زنگ نزن

اچ کننده	ماده	ترکیب/ مورد استفاده	ملاحظات
کالینگ شماره 1 (Kallings No.1)	مارتنزیتی	5/1 گرم ، ml33HCl، ml33 اتانول، ml33 ،غوطه وری یا تماس موضعی در دمای محیط.	تیره ها مارتنزیت، رنگی ها فریت و آستنیت مورد حمله قرار نگرفته است.
ویللا (Villelas)	مارتنزیتی	1 گرم اسید پیکریک، ml5HCl، ml100 اتانول، غوطه وری یا تماس موضعی در دمای محیط.	مارتنزیت اچ می شود، مابقی کاربیدها، فاز سیگما و فریت نمایان می شود.
کالینگ شماره 2 (Kallings No.2)	آستنیتی، دوفازی	5گرم ، ml100HCl، ml100 اتانول ،غوطه وری یا شستشو در دمای محیط.	تیره ها فریت در فلز جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی و دو فازی، مابقی آستنیت روشن. یک اچ کننده چندکاره است ولی باید تازه استفاده شود زیرا اچ کهنه تمایل به ایجاد حفره دارد.
اسید های مخلوط شده	فریتی، آستنیتی، دوفازی	بخش های مساوی HCl، و اسید استیک. تازه استفاده شود، تماس موضعی در دمای محیط.	یک اچ عمومی، فریت و آستنیت، الگوهای جدایش، رسوب ها مرز دانه ها را آشکار می کند. این اچ کننده باید چند دقیقه پس از مخلوط کردن استفاده شود و وقتی به رنگ نارنجی در آمد دور ریخته شود.
گلیسرژیا (Glyceregia)	ماتنزیتی، فریتی، آستنیتی، دوفازی	سه بخش گلیسرول، 5-2 بخش HCl،1 بخش . تازه استفاده شود، غوطه وری یا تماس نوضعی در دمای محیط.	یک اچ برای مقاصد عمومی با اسیدهای مخلوط شده امّا خیلی خورنده نیست. این محلول فریت و آستنیت را نمایان کرده، به فاز سیگما و مارتنزیت حمله می کند. محلول باید تازه مصرف شود و وقتی به رنگ نارنجی در آمد دور ریخته شود.
تیزاب سلطانی رقیق (Dilute aqua regia)	جوش های غیر مشابه	Ml15HCl، ml5 ،ml100 ،در دمای محیط.	برای اچ کردن اتصالات فولادی زنگ نزن به فولاد کربنی و کم آلیاژ، برای فلز پر کننده فولاد زنگ نزن که برای فولادهای پر کربن استفاده می شود و برای روکش کاری فولاد زنگ نزن بر روی فولاد کربنی مفید است. این محلول منجر به آشکار شدن ساختار در منطقه متأثر از حرارتفولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ نیز می شود، اگر چه زمان در معرض قرار گرفتن باید محدود باشد تا از اچ شدن زیادHAZ اجتناب گردد. این محلول آستنیت را تیره و فریت، فاز سیگما و کاربید ها را نمایان می کند.
موراکامی (Murakami’s)	دوفازی و سوپر دوفازی	10گرم ،10گرم KOH یا 7 گرم NaOH،ml100 ،حرارت داده شده تا 80 الی 100درجه سانتیگراد. غوطه وری در محلول تازه. به دلیل دودهای سیانید آزاد شده زیر هود استفاده شود.	باید تازه استفاده شود زیرا به خاطر تبخیر قدرت آن تغییر می کند. این محلول فریت را تیره ، فاز سیگما را نمایان وبه رنگ آبی روشن در می آید و آستنیت را تحت تأثیر قرار نمی دهد.

جدول 2-اچ های الکترولیتی برای فولادهای زنگ نزن

اچ کننده

ماده

ترکیب/ مورد استفاده

ملاحظات

اسید اگزالیک 10 درصد

فریتی، آستنیتی

10گرم اسید اگزالیک،ml90 .

در دمای محیط، اچ در 3 تا 6 ولت برای 50تا 60 ثانیه.

برای آشکار کردن مرزدانه ها بسیار موثر است به ویژه اگر در آن ها کاربید رسوب کرده باشد. این روش اغلب برای مشخص کردن حساسیت استفاده می شود.

رامیرز

(Ramirez’s)

دوفازی و سوپر دوفازی

40 درصد حجمی درآب.

مرحله اول: به کار بردن 1 تا2/1 ولت برای دو دقیقه.

مرحله دوم: به کار بردن 75/0 ولت برای 7 دقیقه.

در این روش انواع مختلف آستنیت شکل گرفته می شود بدون این که نیتریدهای کروم زیاد اچ شوند.

جدول3-روش های لکه زنی برای فولادهای زنگ نزن

اچ کننده

ماده

ترکیب/ مورد استفاده

ملاحظات

موراکامی اصلاح شده

دوفازی

اسید اگزالیک 10 درصد، به طریق الکترولیتیک در 6 ولت برای 10تا20 ثانیه. غوطه وری درموراکامی جوشان (10گرم پرمنگنات،10گرم KOH، ml100 ) تا 60 دقیقه.

در هر دو محلول فاز های فریت و آستنیت آشکار می شوند. موراکامی جوشان یک فیلم بر روی فریت ایجاد می کند که الگوهای جدایش در فریت آشکار می شود، آستنیت، سفید باقی می ماند.

فروفلویید

(Ferrofluid)

آستنیتی، دوفازی

به کاربردن سوسپانسیون کلوییدی فروفلویید( ) در پارافین. شستشودادن محلول از نمونه و سپس خشک کردن.

ذرات با فاز فریت می چسبند، به دلیل پسماند مغناطیسی وفریت را رنگی می کنند. آستنیت، سفید باقی می ماند. این روش کنتراست بسیار خوبی بین فریت و آستنیت ایجاد می کند.

منابع:

[1] John C. Lippold and Damian J. Kotecki, Welding Metallurgy & Weldibility of Stainless Steel,

[2] Park, OH., ASM Metals Handbook, 9th. Ed.,Vol.9, ASM International Materials, PP. 279-296, 1985.

[3] Walker, P., And Tern, w. h., eds. CRC Handbook of Metal Etchants, CRC Press, Boca Raton, FL, PP. 1188-1199, 1991.